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標(biāo)題: MPU6050加速度測(cè)量顯示電路+單片機(jī)程序設(shè)計(jì) [打印本頁(yè)]

作者: 小月亮 時(shí)間: 2019-1-14 03:32
標(biāo)題: MPU6050加速度測(cè)量顯示電路+單片機(jī)程序設(shè)計(jì)
這是是我這學(xué)期做的課程設(shè)計(jì)，題目是：加速度測(cè)量顯示電路設(shè)計(jì)花了兩個(gè)星期的時(shí)間，剛剛學(xué)習(xí)單片機(jī)所以進(jìn)度有點(diǎn)慢。做的課設(shè)給大家借鑒一下，這里包含報(bào)告，源程序，以及原理圖

重點(diǎn)是全部原創(chuàng)哦！!

出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法
1、在實(shí)踐過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)從STM32單片機(jī)送到51單片機(jī)的數(shù)據(jù)總是不正確，最后發(fā)現(xiàn)32單片機(jī)和51單片機(jī)不共地，導(dǎo)致了數(shù)據(jù)的傳輸不正確。而后我們使用一根杜邦線使二者共地，問(wèn)題得以解決。
2、在顯示數(shù)據(jù)時(shí)，一開(kāi)始我們直接將小數(shù)點(diǎn)顯示在對(duì)應(yīng)的顯示屏坐標(biāo)上，可是發(fā)現(xiàn)此時(shí)的數(shù)據(jù)被小數(shù)點(diǎn)覆蓋。于是我們將數(shù)據(jù)通過(guò)求整取余運(yùn)算將整數(shù)與小數(shù)分開(kāi)，并與小數(shù)點(diǎn)一起逐位顯示，從而使問(wèn)題解決。
3、由于本次課設(shè)中所配置的MPU6050的精度是±2g，所以送過(guò)來(lái)的原始數(shù)據(jù)中有正數(shù)也有負(fù)數(shù)。一開(kāi)始我們并未考慮到這個(gè)問(wèn)題，導(dǎo)致傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)讀出來(lái)后不正確。后來(lái)我們發(fā)現(xiàn)，串口通信時(shí)，所傳送的數(shù)據(jù)只能是正整數(shù)，所以我們將所獲得的數(shù)據(jù)（串口通信前）乘以100，以獲得精度為0.01的整數(shù)。此時(shí)考慮到單倍最大的負(fù)整數(shù)值為-100g，如果按照g=9.8m/s2來(lái)看的話，就是-980，所以±2g中最大的負(fù)整數(shù)值為-1960。為了保證傳送的數(shù)據(jù)是正數(shù)，我們將傳送的數(shù)統(tǒng)一加上2000后，用串口的方式傳送，再在屏顯程序中，減去2000，再除以100，以獲得實(shí)際加速度值。最終發(fā)現(xiàn)，這個(gè)方法可行。
電路原理圖如下：

一、題目名稱 1
二、課設(shè)目的 1
三、課設(shè)內(nèi)容及要求 1
四、器件選擇： 2
（一）MPU6050 2
（二）STM32 3
（三）JLX12864G-086 5
五、方案選擇 6
（一）方案一： 6
（二）方案二： 6
（三）方案三： 6
六、原理框圖 7
七、軟件流程圖及硬件原理圖 8
（一）主程序流程圖 8
（二）硬件原理圖 9
1、51單片機(jī)最小系統(tǒng)板mdm-3 原理圖 9
2、STM32-PZ6806L原理圖 10
3、MPU6050原理圖 11
八、器件清單及經(jīng)費(fèi)統(tǒng)計(jì) 12
(一)器件清單 12
(二)經(jīng)費(fèi)統(tǒng)計(jì) 12
九、程序清單及注釋 13
（一）32部分主程序 13
（二）51部分屏顯主程序 14
（三） usart串口通信程序 22
（四）MPU6050配置程序 25
（五） IIC配置程序 27
十、出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法 34

一、題目名稱

加速度測(cè)量顯示電路設(shè)計(jì)

二、課設(shè)目的

1.通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成課題，鍛煉組員之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，溝通能力。
2.使組員對(duì)所學(xué)相關(guān)課程有更深入的了解。
3.增強(qiáng)組員的動(dòng)手實(shí)踐與解決問(wèn)題的能力。
4.針對(duì)學(xué)生就業(yè)時(shí)處理項(xiàng)目的方式進(jìn)行目的性引導(dǎo)。
5.加深學(xué)生對(duì)軟硬件電路的設(shè)計(jì)的熟練程度。
6.提前模擬畢業(yè)設(shè)計(jì)及答辯流程，對(duì)學(xué)生進(jìn)行預(yù)熱。
7.提高學(xué)生就PPT及報(bào)告的撰寫(xiě)能力。
8.豐富課程內(nèi)容，加深理論與實(shí)踐的結(jié)合。


三、課設(shè)內(nèi)容及要求

查閱資料，選擇具有XYZ三方向的加速度傳感器芯片，設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路，將XYZ三方向的加速度轉(zhuǎn)變?yōu)?-5V電壓信號(hào)，并顯示出來(lái)。可以使用單片機(jī)方案，也可以使用模擬電路方案，設(shè)計(jì)顯示電路時(shí)顯示*.*米/秒2，傳感器種類(lèi)較多，如A7261，MPU6050。

要求：
設(shè)計(jì)以測(cè)量顯示部分電路為主；
2) 要繪制原理框圖；
3) 繪制原理電路；
4) 要有必要的計(jì)算及元件選擇說(shuō)明；
5) 提供元器件清單；
6) 設(shè)計(jì)印刷線路板；
7) 如果采用單片機(jī)，必須繪制軟件流程圖。

MPU6050是全球首例整合性六軸運(yùn)動(dòng)處理組件，俗稱六軸陀螺儀（xyz三軸的傾斜角度和三軸方向的加速度）。它是集成了陀螺儀和加速計(jì)于一體的芯片，它極大程度上免除了獨(dú)立使用的陀螺儀和加速計(jì)在時(shí)間上的誤差，而且減少了占用PCB板的空間。
MPU6050對(duì)陀螺儀和加速度計(jì)分別用了三個(gè)16位的ADC，將其測(cè)量的模擬量轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的數(shù)字量。為了精確跟蹤快速和慢速的運(yùn)動(dòng)，傳感器的測(cè)量范圍都是用戶可控的，陀螺儀可測(cè)范圍為±250，±500，±1000，±2000°/s（dps），加速度計(jì)可測(cè)范圍為±2，±4，±8，±16g。一個(gè)片上1024字節(jié)的FIFO，有助于降低系統(tǒng)的功耗。
和所有設(shè)備寄存器之間的通信400kHz的iic的接口。另外，片上還內(nèi)嵌了一個(gè)溫度傳感器和在工作環(huán)境下僅有±1%變動(dòng)的振蕩器。芯片尺寸4×4×0.9mm，采用QFN封裝(無(wú)引線方形封裝)，可承受最大為10000g的沖擊，并有可編程的低通濾波器。關(guān)于電源，MPU6050可支持VDD范圍為2.5V±5%，3.0V±5%，或3.3V±5%。另外MPU6050還有一個(gè)VLOGIC引腳，用來(lái)為輸出提供邏輯電平。VLOGI電壓可取1.8±5%或者VDD。
MPU6050模塊內(nèi)部自帶穩(wěn)壓電路，可兼容3.3V/5V的供電電壓，采用先進(jìn)的數(shù)字濾波技術(shù)，提高精度同時(shí)抑制了測(cè)量噪聲。通訊方面MPU6050保留了iic接口，高級(jí)用戶能夠采樣底層測(cè)量數(shù)據(jù)。值得一提的是，芯片集成了DMP(Digital Motion Processor)數(shù)字動(dòng)態(tài)處理器，從陀螺儀，加速度計(jì)以及外接的傳感器接收并處理數(shù)據(jù)，處理結(jié)果可以從DMP寄存器讀出或通過(guò)FIFO緩沖。(圖片為MPU6050模塊原理圖)

JLX12864G-086可以顯示128列*64行點(diǎn)陣單色圖片，或顯示8個(gè)/行*4行16*16點(diǎn)陣的漢字，或顯示16個(gè)/行*8行8*8點(diǎn)陣的英文、數(shù)字、符號(hào)。結(jié)構(gòu)輕、薄、帶背光。IC采用UC1701X，功能強(qiáng)大，穩(wěn)定性好。功耗低，10-100mW(不帶背光10mW，帶背光不大于100mW)。
采用4線SPI串行接口，方便簡(jiǎn)單。工作溫度在-20℃～70℃，壽命為50000小時(shí)（工作溫度在25℃）。
五、方案選擇
（一）方案一：
考慮直接使用32單片機(jī)去實(shí)現(xiàn)MPU6050數(shù)據(jù)的采集以及加速度的顯示。其中，32單片機(jī)使用IIC通信方式獲取MPU6050的三軸加速度數(shù)據(jù)，通過(guò)串口的方式將數(shù)據(jù)傳送至顯示屏進(jìn)行顯示。
但是我們發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)的采集和加速度的顯示如果使用同一個(gè)單片機(jī)，不易觀察顯示屏上的數(shù)據(jù)，所以我們最終并未采用此種方案。

（二）方案二：
考慮使用藍(lán)牙傳送數(shù)據(jù)的模式，并使用32單片機(jī)和51單片機(jī)。其中，32單片機(jī)所完成的工作是獲取MPU6050的三軸加速度原始數(shù)據(jù)，然后通過(guò)藍(lán)牙連接的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給51單片機(jī)。再通過(guò)串口通信的方式，將處理后的數(shù)據(jù)（此數(shù)據(jù)的單位是 m/s2）在51單片機(jī)的顯示屏上顯示。
但是在實(shí)際操作的時(shí)候，有如下兩個(gè)問(wèn)題：
在進(jìn)行模塊測(cè)試過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)購(gòu)買(mǎi)的藍(lán)牙模塊并未正常工作。導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)我們的預(yù)期要求。
方案一中所提到的不易觀察數(shù)據(jù)的問(wèn)題，實(shí)際上由于重力加速度的存在，所以在相對(duì)緩慢移動(dòng)MPU6050的情況下依然可以觀察到滿足精度要求的數(shù)據(jù)且靈敏度較高。
綜上所述，我們并未采用此種方案。

（三）方案三：
由于在方案二中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，我們放棄使用藍(lán)牙模塊，因此我們改用有線傳輸?shù)姆椒ǎ瑢?2單片機(jī)中的數(shù)據(jù)傳送到51單片機(jī)中并進(jìn)行顯示。此種方案思路清晰且較易實(shí)現(xiàn)，滿足精度和靈敏度的要求。因此，我們最終選擇了方案三作為最后的實(shí)現(xiàn)方案。
相關(guān)計(jì)算：
根據(jù)手冊(cè)，MPU6050當(dāng)測(cè)量范圍是±2g時(shí)，測(cè)量精度是16384LSB/g，這個(gè)參數(shù)的含義就是說(shuō)當(dāng)測(cè)量值得加速度值是1g時(shí)，那么MPU6050的輸出值為16384。故  所測(cè)加速度  G=x/16384  ，
顯示數(shù)據(jù)為  G*9.8 （m/s2）。

完整的Word格式文檔51黑下載地址：

測(cè)控儀器設(shè)計(jì).doc (547.5 KB, 下載次數(shù): 122)

作者: 1434374421 時(shí)間: 2019-6-9 17:50
可以吧文檔上傳到網(wǎng)盤(pán)嗎，下載不了看不到，感謝樓主

作者: 魔法咪路咪路 時(shí)間: 2019-12-22 12:04
樓主可以發(fā)一份完整的資料嗎，跪求

作者: 1504380394 時(shí)間: 2024-6-6 10:41
樓主可以發(fā)資料嗎

作者: keyway 時(shí)間: 2024-6-7 21:48
https://v.youku.com/v_show/id_XMTM3MjI4NzY4NA==.html

2015有玩過(guò)這顆晶片

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